UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DEL SANNIO Facoltà di Ingegneria Tesi di Laurea in Controlli digitali e PLC Sistema di rilevazione e gestione allarmi in ambito automotive RELATORE: CANDIDATO: Ch.mo Prof. Francesco VASCA Mirco FANZO matr.195/00367 CORRELATORE: Ing. Giancarlo DE MARCO Anno accademico 2002/2003

Carlo Gavazzi Space s.p.a. Impegnata nello sviluppo e realizzazione di prodotti di tecnologia avanzata e di sistemi spaziali per scopi scientifici e commerciali. Progetta soluzioni innovative per i nuovi sistemi satellitari basati su sistemi di trasmissione wireless. E’ partner tecnologico delle aziende leader nel settore della sicurezza satellitare, della logistica e della telematica. I prodotti sono essenzialmente sistemi integrati.

Carlo Gavazzi Space s.p.a. Maggiori aree di produzione: Sicurezza. Sistemi real time per: allarmistica, monitoraggio ambientale, videosorveglianza. Logistica. Monitoraggio flotte, trasmissione real time di liste di dati, integrazioni con sistemi esterni. Infomobilità. SMS per ricevere e fornire informazioni sulla mobilità. Telemetria. Lettura e trasmissione remota dello stato del veicolo (temperatura motore, velocità, numero giri, etc.), manutenzione programmata, interventi remoti.

Sistema di monitoraggio flotte Il sistema di monitoraggio delle flotte è basato sullo scambio di dati tra le due parti che lo compongono: una centrale operativa (Base Station), equipaggiata con un software specifico personalizzabile; diversi veicoli equipaggiati con un computer di bordo standard (BC5). Lo scambio di informazioni tra le due parti avviene mediante la rete GSM (scambio di SMS e chiamate vocali).

Sistema Base Station – BC5 Scopo: garantire la localizzazione ed il controllo dei veicoli in tempo reale. Protocollo di comunicazione basato sullo scambio di pacchetti, detti RCP (Remote Command Packets) Lunghezza max 1024 byte Invio mediante SMS binari Il contenuto dati può essere anche in formato compresso.

Base Station E’ un’applicazione Client-Server che comunica con le altre applicazioni attraverso il protocollo TCP-IP e con i computer di bordo attraverso la rete GSM. Il software è: Sviluppato completamente in ambiente Windows. Facile ed intuitivo da utilizzare (operazioni effettuate tramite menù ed icone). Memorizza in un database tutti i dati scambiati con i veicoli. Predisposto anche per architetture multioperatore (su dislocazioni remote)

Base Station: Interfaccia utente Visualizzazione della posizione del veicolo su mappe vettoriali di massima precisione. Possibilità di selezionare uno o più veicoli da monitorare. Elenco informazioni inviate e ricevute dai veicoli monitorati.

Computer di bordo BC5 Installato sul veicolo all’interno dell’abitacolo e fissato saldamente in posizione orizzontale per un buon funzionamento. Utilizzato nei settori della sicurezza e della logistica perché permette: Localizzazione satellitare (Tracking) Tracing degli I/O Trasmissione dati

Computer di bordo BC5 Un case di alluminio contenente una mainboard su cui sono integrati: Microcontrollore Batteria tampone Memoria di massa Modem GSM Ricevitore GPS Sensori

Funzionalità BC5 Possibilità di programmare completamente il computer di bordo tramite SMS o chiamata vocale. I comandi eseguibili sono molteplici e si dividono in: Comandi di richiesta: Stato sistema, GPS, GSM, ingressi Storico eventi Comandi di programmazione: Funzionalità del sistema Blocco motore

Computer di bordo BC5

Il microcontrollore 2 modalità di funzionamento Mitsubishi M30624FGPFP 16 bit 91 istruzioni base 256 Kbytes di ROM 20 Kbytes di RAM Gestione di 3 seriali ( 1 completa) 2 tipi di timer A ( Timer Mode, Event Counter Mode, One-shot Timer Mode, Pulse Width Modulation Mode) B ( Timer Mode, Event Counter Mode, Pulse Period/Width Measuring Mode) 2 modalità di funzionamento Power Normal Mode (16 MHz) Power Safe Mode (20 KHz)

I sensori Integrati sulla scheda del computer di bordo Di tre tipi: CW1300-1: rileva il sollevamento del veicolo ASLS-5: rileva un urto del veicolo ADXL202: rileva l’inclinazione del veicolo

Il sensore CW1300-1 Prodotto dalla ASSEMtech è utilizzato per rilevare il sollevamento del veicolo. E’ utilizzato in coppia con un altro sensore dello stesso tipo per rilevare sollevamenti anteriori e posteriori. Funziona come un interruttore normalmente aperto il cui contatto si chiude quando si supera un’inclinazione di 7-8 gradi rispetto alla posizione orizzontale e si riapre quando ritorna al di sotto di tale soglia.

Il sensore ASLS-5 Prodotto dalla ASSEMtech è utilizzato per rilevare se il veicolo subisce un urto. E’ utilizzato in coppia con un altro sensore dello stesso tipo per rilevare urti anteriori e posteriori. Funziona come un interruttore normalmente aperto il cui contatto si chiude quando il veicolo subisce un’accelerazione compresa tra 5 g e 9.9 g e si riapre quando torna al di sotto di tale range.

Il sensore ADXL202 Prodotto dalla Analog Devices è utilizzato per rilevare, in ogni istante, l’inclinazione del veicolo rispetto alla posizione orizzontale. E’ un accelerometro capace di misurare accelerazioni comprese tra –2 g e +2 g. Ha due assi di sensitività: X: misura inclinazioni lungo l’asse verticale Y: misura inclinazioni laterali Ha due segnali d’uscita, uno per ogni asse, costituiti da onde quadre con duty cycle proporzionale all’accelerazione subita.

Il sensore ADXL202 Premesso che, per ogni asse, il duty cycle (T1/T2): è pari al 50% in condizione di riposo varia del 12.5% per ogni g di accelerazione è proporzionale all’accelerazione è possibile calcolare l’accelerazione (in g) tramite la formula: A(g) = (dc – dc0) / dc dove: dc = duty cycle uscita dc = variazione duty cycle dc0 = duty cycle a 0 g per g e l’angolo di inclinazione con la formula:  = arcsin (A(g))

Test sensori Sono stati effettuati con una scheda, realizzata appositamente, su cui sono integrati i tre tipi di sensori. Per il sensore di sollevamento variando l’inclinazione della scheda si è avuta l’uscita mostrata in figura:

Test sensori Per il sensore di inclinazione si sono testate le posizioni chiave (–90°, 0° e +90°). Per il sensore di urto si è avuta l’uscita mostrata in figura:

Modalità di funzionamento Il microprocessore lavora in due modalità: Power Normal Mode: Power Safe Mode: 16 MHz 20 KHz

Gestione sensori sollevamento

Gestione sensori urto e inclinazione

Ambienti di sviluppo e test Per lo sviluppo del software è stato utilizzato il compilatore NC30 che compila programmi scritti in linguaggio C generando un file oggetto per microcontrollori della famiglia M16C. Per i test sarà utilizzato l’emulatore PC7501 (Renesas): adatta ai test un sistema con microcontrollore M16C offre numerose funzioni di debug permette (di configurare) sistemi di emulazione per diversi microcontrollori M16C

Conclusioni E’ stato sviluppato un sistema di rilevazione e gestione degli allarmi da installare sul computer di bordo BC5, corredato da sensori di sollevamento, sensori di crash e sensore di inclinazione. Sviluppi futuri: test del software mediante emulatore test su strada potenziamento sistemi di comunicazione con Base Station (GPRS, MMS, etc.) miglioramento protocolli di comunicazione (ottimizzazione compressione, aggiunta sistemi protezione informazioni).